农业工程学报(htp!/www.tcsae.org) 016年 而航线右侧的雾滴沉积总量分别为1.171、0.724、高度过低,飞机下方与植株上方之间较强的旋翼风场向 0498MLcm2:由图3和表2可知,由于试验时自然风的两侧卷起雾滴而引起漂移。 风向均为从作业航线的右侧吹向左侧,风速为1~2ms,2.4同一飞行高度下雾滴漂移分布状况 因此,这一现象可能是由于试验时自然环境中的侧风而 如图5所示,在3次试验的雾滴漂移区域,作业航 引起的,这说明飞机下方的雾滴容易受到侧风的影响而线的左侧漂移区的雾滴沉积量分别为0.142、0.121、 引起雾滴沿着侧风风向而漂移。 0205/cm2,右侧漂移区的雾滴沉积量分别为0063 2.3不同飞行高度下雾滴漂移分布 0.053、0065ML/cm2,可以看出无人机作业航线左侧雾滴 如图5所示,在不同飞行高度的3次试验中,作业漂移区内的漂移雾滴沉积量明显多于右侧的漂移雾滴沉 航线左右两侧的非靶区内的雾滴总沉积量分别为0.142积量,且航线左侧的雾滴漂移距离也明显大于航线右侧 和0063、0.121和0053、0205和0.065ul/cm2,第3次的雾滴漂移距离。由于当时外界风场方向为东北方向, 试验雾滴的总漂移量最大,第Ⅰ次试验次之,第2次最即从作业航线的右侧吹向航线的左侧,因此可以推断此 少,且由表2可以知道,3次试验时的平均风速分别为现象主要是由于侧风风场因素引起的,进一步说明了航 12、1.6、1.7m/s,风场因素相差不大,出现这一现象的空喷施雾滴容易受外界风场因素的影响 原因可能是因为在第3次试验中,飞行高度过高,植株 另外,笔者还可以发现,在3次试验中作业航线左 冠层上方的垂直风场减弱,在侧风的影响下而引起较大侧的非靶区内,第3条雾滴采集上的雾滴漂移量分布为 量的雾滴漂移;而由图5还可以看出,第1次试验中在0070、0061、0075μL/cm2,均大于第1、2条雾滴采集 靠近靶区的边缘采集位置1~2m处的雾滴沉积量分别为带上的雾滴漂移量。而无人机在第3条采集带上方的速度 0.034、0074、0046山L/cm2,均多于第2次试验中的0.029、大于前两条采集带上方的速度,这一现象说明,在有侧风 0.039、0044L/cm2,因此可以认为,第1次试验是因为影响的情况下,作业速度的增加,加大了雾滴的漂移量。 第1条采集带 First collection口第2条采集带 Second collection■第3条采集带 Third collection 00 0.0 采集位置 Sampling locatio 采集位置 Sampling location a第1次试验雾滴漂移分布 b.第2次试验雾滴漂移分布 c.第3次试验雾滴漂移分布 b. Second test droplets drift Third test droplets drift 图5雾滴漂移分布情况 Fig 5 Droplets drift distribution 3讨论 和第3条采集带上的沉积均匀性相差较大。我们推断出 现这一现象的原因是由于试验操作误差而引起的,由于 本文通过农用无人机结合高精度的北斗导航系统对第1条采集带距离无人机悬时停准备喷施作业的起点较 杂交水稻进行喷施作业,主要结合农用无人机在不同的近,缓冲距离过短不足以使旋翼下方的风场分布均匀从 作业参数及外界风场来研究分析雾滴在杂交水稻冠层的而造成第1条采集带上的雾滴沉积均匀性与后面采集带 沉积分布规律。 上的沉积均匀性相差较大。因此,喷施作业时留出足够 首先,由图5中的非靶区内的雾滴沉积分布情况可长的缓冲距离对雾滴沉积均匀是十分重要的 以发现,每次试验时的风向为航线右侧吹向左侧,而靠 通过对以上试验结果的分析可知:航空喷雾的雾滴 近靶区右侧1m处采集位置上的雾滴沉积量均明显高于沉积分布情况不仅与无人机的作业参数有关,还与风场 漂移区左侧的雾滴采集量,结合试验现场的雾滴沉积现(旋翼风场和外界风场)存在着根本上的关系。由于雾滴 象和试验结果,我们可以知道,出现此种现象的原因主在空中极易受到漂移,且之前的国内外学者在无人机的 要是因为单旋翼无人机旋翼边缘的涡流风场而导致雾滴作业参数优选方面已做了大量工作,而航空喷雾雾 卷起后再沉积在喷幅区的两侧。 滴沉积规律的探寻需要从其根本上研究其雾场分布和风 其次,由试验分析我们可以知道,农用无人机喷施场分布的规律,所以,以后在航空喷雾方向上应更着重 作业的飞行高度对靶区和非靶区的雾滴沉积量和均匀性于研究风场因素与雾滴沉积分布规律之间的关系,并找 较大的影响,飞行速度对雾滴沉积量有较大影响,但出在不同外界的条件下能合理地选择最优的作业参数以 通过表3的结果可以看出,飞行速度对试验中各采集带供指导。 上的雾滴沉积均匀性影响并不明显,第2条采集带上的 雾滴沉积均匀性与第3条采集带上的沉积均匀性相差非 常接近,而第Ⅰ条采集带上的雾滴沉积均匀性与第2条 本试验应用电动单旋翼无人直升机喷施质量分数为44 农业工程学报（http://www.tcsae.org） 2016 年 而航线右侧的雾滴沉积总量分别为 1.171、0.724、 0.498 μL/cm2 ；由图 3 和表 2 可知，由于试验时自然风的 风向均为从作业航线的右侧吹向左侧，风速为 1～2 m/s， 因此，这一现象可能是由于试验时自然环境中的侧风而 引起的，这说明飞机下方的雾滴容易受到侧风的影响而 引起雾滴沿着侧风风向而漂移。 2.3 不同飞行高度下雾滴漂移分布 如图 5 所示，在不同飞行高度的 3 次试验中，作业 航线左右两侧的非靶区内的雾滴总沉积量分别为 0.142 和 0.063、0.121 和 0.053、0.205 和 0.065 μL/cm2 ，第 3 次 试验雾滴的总漂移量最大，第 1 次试验次之，第 2 次最 少，且由表 2 可以知道，3 次试验时的平均风速分别为 1.2、1.6、1.7 m/s，风场因素相差不大，出现这一现象的 原因可能是因为在第 3 次试验中，飞行高度过高，植株 冠层上方的垂直风场减弱，在侧风的影响下而引起较大 量的雾滴漂移；而由图 5 还可以看出，第 1 次试验中在 靠近靶区的边缘采集位置 1～2 m 处的雾滴沉积量分别为 0.034、0.074、0.046 μL/cm2 ，均多于第 2 次试验中的 0.029、 0.039、0.044 μL/cm2 ，因此可以认为，第 1 次试验是因为 高度过低，飞机下方与植株上方之间较强的旋翼风场向 两侧卷起雾滴而引起漂移。 2.4 同一飞行高度下雾滴漂移分布状况 如图 5 所示，在 3 次试验的雾滴漂移区域，作业航 线的左侧漂移区的雾滴沉积量分别为 0.142、0.121、 0.205 μL/cm2 ，右侧漂移区的雾滴沉积量分别为 0.063、 0.053、0.065 μL/cm2 ，可以看出无人机作业航线左侧雾滴 漂移区内的漂移雾滴沉积量明显多于右侧的漂移雾滴沉 积量，且航线左侧的雾滴漂移距离也明显大于航线右侧 的雾滴漂移距离。由于当时外界风场方向为东北方向， 即从作业航线的右侧吹向航线的左侧，因此可以推断此 现象主要是由于侧风风场因素引起的，进一步说明了航 空喷施雾滴容易受外界风场因素的影响。 另外，笔者还可以发现，在 3 次试验中作业航线左 侧的非靶区内，第 3 条雾滴采集上的雾滴漂移量分布为 0.070、0.061、0.075 μL/cm2 ，均大于第 1、2 条雾滴采集 带上的雾滴漂移量。而无人机在第 3 条采集带上方的速度 大于前两条采集带上方的速度，这一现象说明，在有侧风 影响的情况下，作业速度的增加，加大了雾滴的漂移量。 图 5 雾滴漂移分布情况 Fig.5 Droplets drift distribution 3 讨 论 本文通过农用无人机结合高精度的北斗导航系统对 杂交水稻进行喷施作业，主要结合农用无人机在不同的 作业参数及外界风场来研究分析雾滴在杂交水稻冠层的 沉积分布规律。 首先，由图 5 中的非靶区内的雾滴沉积分布情况可 以发现，每次试验时的风向为航线右侧吹向左侧，而靠 近靶区右侧 1 m 处采集位置上的雾滴沉积量均明显高于 漂移区左侧的雾滴采集量，结合试验现场的雾滴沉积现 象和试验结果，我们可以知道，出现此种现象的原因主 要是因为单旋翼无人机旋翼边缘的涡流风场而导致雾滴 卷起后再沉积在喷幅区的两侧。 其次，由试验分析我们可以知道，农用无人机喷施 作业的飞行高度对靶区和非靶区的雾滴沉积量和均匀性 有较大的影响，飞行速度对雾滴沉积量有较大影响，但 通过表 3 的结果可以看出，飞行速度对试验中各采集带 上的雾滴沉积均匀性影响并不明显，第 2 条采集带上的 雾滴沉积均匀性与第 3 条采集带上的沉积均匀性相差非 常接近，而第 1 条采集带上的雾滴沉积均匀性与第 2 条 和第 3 条采集带上的沉积均匀性相差较大。我们推断出 现这一现象的原因是由于试验操作误差而引起的，由于 第 1 条采集带距离无人机悬时停准备喷施作业的起点较 近，缓冲距离过短不足以使旋翼下方的风场分布均匀从 而造成第 1 条采集带上的雾滴沉积均匀性与后面采集带 上的沉积均匀性相差较大。因此，喷施作业时留出足够 长的缓冲距离对雾滴沉积均匀是十分重要的。 通过对以上试验结果的分析可知：航空喷雾的雾滴 沉积分布情况不仅与无人机的作业参数有关，还与风场 （旋翼风场和外界风场）存在着根本上的关系。由于雾滴 在空中极易受到漂移，且之前的国内外学者在无人机的 作业参数优选方面已做了大量工作[19-20]，而航空喷雾雾 滴沉积规律的探寻需要从其根本上研究其雾场分布和风 场分布的规律，所以，以后在航空喷雾方向上应更着重 于研究风场因素与雾滴沉积分布规律之间的关系，并找 出在不同外界的条件下能合理地选择最优的作业参数以 供指导。 4 结 论 本试验应用电动单旋翼无人直升机喷施质量分数为